就電子產(chǎn)品，特別是消費類產(chǎn)品而言，如何將用戶復(fù)雜的控制動作轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^、便捷且可生產(chǎn)的體驗，是用戶界面設(shè)計面臨的終極挑戰(zhàn)。用戶界面設(shè)計一方面要考慮到用戶視覺、聽覺、味覺、嗅覺和觸覺等五種感官的需求，另一方面還要考慮到用戶需求對器件或系統(tǒng)的影響。目前市場上推出的大部分產(chǎn)品雖然有效，但主要都是將用戶的視覺和觸覺分開來處理。從計算機鍵盤、手機鍵盤、MP3播放器、家用電器甚至電視遙控器等上面的簡單按鈕或按鍵，到音量調(diào)節(jié)滑條、滾輪和跟蹤板[LU1]等上面更高級的單擊和滾動特性，輸出位置(也就是用戶的輸入或操控動作的結(jié)果[LU2]）與用戶的輸入位置是截然不同的。要是能讓輸入和輸出,即視覺和觸覺完全達到一致，那該有多好啊！而這種視覺和觸覺的一致性正是觸摸屏的基本優(yōu)勢所在。
讓視覺和觸覺完全達到一致說起來簡單，但做起來則不啻為一場意義深遠的技術(shù)突破，其將徹底改變用戶與電子產(chǎn)品互動的方式，因此有人將此稱為用戶界面的革命。觸摸屏的透明特性允許用戶直接“觸摸”顯示屏上的不同內(nèi)容，人們對這樣的用戶界面設(shè)計發(fā)出感嘆。因為用戶再也不用去找電子設(shè)備周邊的這個或那個按鈕，如計算機鼠標或鍵盤甚至手機上的撥號按鍵，而是直接與固化在設(shè)備“大腦”(即其操作系統(tǒng)）中的應(yīng)用進行互動。這是一場革命性的變化，這種操控方式可讓用戶直接掌控強大的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，一切盡在用戶的指尖。當然，我們能在計算機屏幕上使用鼠標和跟蹤[LU3]板訪問應(yīng)用程序，不過這種操控不是直接觸摸顯示屏，不能讓用戶與屏幕及內(nèi)嵌的應(yīng)用融為一體。實際上，我們能通過我們所能想象出來的各種動作或手勢來使用觸摸屏，讓顯示屏變得鮮活生動，只要眼睛看到的，都能簡單地通過觸摸進行互動。目前觸摸屏主要分為三大類：單點觸摸；多點觸摸識別手指方向；多點觸摸識別手指位置。
單點觸摸屏
觸摸屏的功能發(fā)展由簡及繁，最初的產(chǎn)品只支持最簡單的操[LU4]控，就是一個手指觸摸屏幕上的一點來實現(xiàn)操控。比如我們每天在附件超市的POS終端機，或者在機場的check-in終端上進行的操作。以前，我們只能通過屏幕周邊的機械按鈕進行操控，單點觸摸屏在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了用戶界面方面的一大進步。當然，機械和新型電容式觸摸感應(yīng)按鈕在我們的家庭、辦公室及其他地方無所不在：手機、固定電話、遙控器、電視、電腦及其各種外設(shè)、游戲機、電冰箱、微波爐、烤箱，以及無線電和空調(diào)等車內(nèi)電子控制設(shè)備等等。現(xiàn)在，如下列圖 1 所示的單點觸摸屏在顯示屏上直接集成了用戶控制界面，因此再也不需要傳統(tǒng)的機械按鈕了。
圖 1：單點觸摸屏功能
這種屏幕為用戶界面帶來兩大好處，一是設(shè)備設(shè)計空間得到優(yōu)化，特別有利于小型設(shè)備，因其能在同一區(qū)域內(nèi)同時“安裝”屏幕和按鈕；二是由于按鈕能綁定于操作系統(tǒng)中的任意應(yīng)用，所以設(shè)備使用的“按鈕”可以達到無限多個。上述功能主要建立在電阻式觸摸屏技術(shù)基礎(chǔ)之上，在消費電子產(chǎn)品、機場報刊亭、食品雜貨店P(guān)OS終端和車載GPS系統(tǒng)等各種應(yīng)用中都得到了廣泛推廣。
點觸摸屏——識別手指方向
盡管單點觸摸屏和電阻式觸摸屏技術(shù)很令人吃驚并頗具革命意義，但其還是有兩大缺點，一是電阻式技術(shù)依賴于觸摸屏的物理運動[LU5]，盡管影響[LU6]不大，但經(jīng)過正常的磨損老化后，性能就會下降；二是這種技術(shù)只支持單點觸摸，也就是一次只能用一個手指在屏幕的某個區(qū)域做單一動作。為什么用戶與設(shè)備的互動只能局限于一根手指呢？蘋果公司為用戶界面革命做出了不可估量的貢獻，其推出的iPhone采用了感應(yīng)電容式觸摸屏。即使在智能電話等小型化設(shè)備中，要想充分發(fā)揮應(yīng)用和操作系統(tǒng)的功能，也需要多個手指才能實現(xiàn)最佳的可用性。因為有了蘋果公司，用戶現(xiàn)在已經(jīng)很難設(shè)想過去是怎么在不支持兩個手指的手勢動作的情況下，完成諸如下列圖 2 所示的照片縮放，以及相冊、網(wǎng)頁視圖的方位改變等相關(guān)操作的。
圖 2：多點手勢觸摸屏上的圖片縮放
其他技術(shù)革新者正在多種設(shè)備系統(tǒng)上繼續(xù)沿用這種多點觸摸技術(shù)，其中包括 Google G-1和Blackberry Storm智能電話、MacBook Pro和惠普touchsmart臺式機和筆記本電腦、便攜式媒體播放器以及其他多種應(yīng)用等。現(xiàn)在，用戶又有了新的期待，希望進一步改善用戶與其電子產(chǎn)品的互動方式，各種電子產(chǎn)品也都紛紛爭相實現(xiàn)用戶的這種新要求。
多點觸摸屏——識別手指位置
與單點觸摸屏一樣，識別手指方向的多點觸摸屏也有一個局限，就是該技術(shù)能在屏幕上同時識別的操作點數(shù)量有限。為什么一次只能識別兩個操作點呢？用戶的兩只手有十個手指，當用戶之間彼此互動時，屏幕上會出現(xiàn)更多的手指。這就是識別手指位置的多點觸摸概念的由來，它可以實現(xiàn)兩個手指以上的操控。
Cypress將此技術(shù)稱為“多點觸控全區(qū)輸入”，它進一步提升了觸摸屏可靠的可用性，能滿足多種特性豐富的應(yīng)用需求。可靠性是指我們能以最高粒度準確捕獲到屏幕上所有觸點的原始數(shù)據(jù)，盡可能減少屏幕觸點定位不準帶來的混亂問題的能力。可用性是指眾多功能強大的應(yīng)用可在不同大小的屏幕上受益于雙手或兩個手指以上的屏幕操控的能力。3D 互動游戲、鍵盤輸入和地圖操作等都是使用這種觸摸屏功能的一些主要對象。
從根本上來講，多點觸控全區(qū)輸入技術(shù)為設(shè)備和系統(tǒng)OEM廠商提供了唾手可得的所有觸摸數(shù)據(jù)，幫助他們發(fā)揮創(chuàng)造性，以開發(fā)下一代新型實用的技術(shù)。
賽普拉斯半導(dǎo)體公司推出的TrueTouch觸摸屏解決方案就是多點觸控全區(qū)輸入的一個應(yīng)用實例。TrueTouch 采用了賽普拉斯PSoC可編程片上系統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)集成了帶有可編程模擬和數(shù)字塊的8 位微控制器。可實現(xiàn)無與倫比的靈活性和可配置性。TrueTouch解決方案的感應(yīng)式電容觸摸屏控制器能擴展支持各種尺寸的屏幕，可靈活支持單點觸摸、識別手指方向的多點觸摸和識別手指位置的多點觸摸技術(shù)。TrueTouch可高度集成外部元件，而且特別適合與各種觸摸屏感應(yīng)器或 LCD 顯示屏協(xié)同工作。靈活的PSoC架構(gòu)使設(shè)計人員能夠在產(chǎn)品設(shè)計的最后階段方便地進行修改，而這是其他觸摸屏產(chǎn)品無法做到的。
圖 3：可以識別手指位置的多點觸摸屏